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    Ein Magnetsensor (1) wird so hergestellt, dass ein Magnetsensorchip (2), der eine Ein-Chipstruktur, in der eine MRE-Brücke und ein Vergleicher enthalten sind, besitzt, auf einem Leitungsrahmen (3) unter Verwendung eines Klebematerials (4) angebracht wird und der am Leitungsrahmen (3) angebrachte Magnetsensorchip (2) dann durch Ausformen in einem geformten Material eingekapselt wird. Der Magnetsensor (1) enthält einen Magnetfelderzeugungsabschnitt, der durch Magnetisieren mindestens des Chipanbringungselements, des Klebematerials (4) oder des Kapselmaterials ausgeformt wird.
    公开号:DE102004010126A1
    申请号:DE102004010126
    申请日:2004-03-02
    公开日:2004-09-16
    发明作者:Kenichi Kariya Ao
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01R33-02
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteinen Magnetsensor und insbesondere einen Magnetsensor, der alsRotationssensor zur Bereitstellung einer Steuerung eines Fahrzeugmotorsoder einer ABS-Steuerung in einem Fahrzeugbremsensystem verwendetwird. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellungeines derartigen Magnetsensors.
    [0002] 10A zeigteinen Querschnitt des Aufbaus eines Magnetsensors, der in der japanischen PatentoffenlegungsschriftNr. HEI 9-79865 (1997) beschrieben ist, während 10B einen Querschnitt eines modifiziertenBeispiels der 10A zeigt.Wie es in 10A gezeigtist, wird ein Magnetsensor 50 derart hergestellt, daß ein Magnetsensorchip 51 mit einemMagneto-Widerstandselement (MRE) an einem Leitungsrahmen 52 angebrachtund durch Ausformen (molding) in einem ausgeformten Material (moldedmaterial) 53 eines aushärtendenHarzes auf Epoxidbasis eingepackt wird. Zusätzlich ist ein Vorspannungsmagnet 55 unterVerwendung eines Klebematerials 54 fest in einem Einschnittauf einer Oberflächedes ausgeformten Gehäusesgegenüber demMagnetsensorchip 51, der auf dem Leitungsrahmen 52 angebrachtist, eingebunden. Das in 10B gezeigtemodifizierte Beispiel ist so ausgelegt, daß es den Vorspannungsmagneten 55,der auf dem Leitungsrahmen 52 befestigt ist, in dem ausgeformten Gehäuse enthält.
    [0003] Die in 10A gezeigteherkömmlicheTechnik sieht jedoch den Vorspannungsmagneten 55 außerhalbdes ausgeformten Gehäusesvor, was zu dem Problem führt,daß derMagnetsensor 50 durch die Dimensionen des Vorspannungs magneten 55 vergrößert wird.Außerdemhängt dieErfassungsgenauigkeit des Magnetsensors 50 von der Positionsbeziehungzwischen dem Vorspannungsmagneten 55 und dem Magnetsensorchip 51 ab.Beim Ausrichten und Befestigen des Vorspannungsmagneten 55 unterVerwendung des Klebematerials 54 kann der Vorspannungsmagnet 55 während derAushärtungdes Klebematerials 54 verschoben werden, wodurch das zusätzlicheProblem entsteht, daß sichdie Erfassungsgenauigkeit verringert. Andererseits kann der Vorspannungsmagnet 55 auchin dem ausgeformten Gehäusevorgesehen sein, wie es in dem modifizierten Beispiel der 10B gezeigt ist. In diesemFall kann die Größe des Magnetsensors 50 verringertwerden. Der Vorspannungsmagnet 55 muß jedoch am Leitungsrahmen 52 ausgerichtetund danach an diesem befestigt werden. Dieses verursacht das weitereProblem, dass der Herstellungsprozess verkompliziert und die Anzahlder benötigtenKomponenten erhöhtwird.
    [0004] Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,einen Magnetsensor und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen,wobei der Magnetsensor kleiner ist und seine Verschiebung geringerist, um dadurch eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit bereitzustellen,und wobei der Magnetsensor mit einer geringeren Anzahl von Mannstundenund Komponenten hergestellt werden kann.
    [0005] Die Aufgabe wird mit den Merkmalender unabhängigenAnsprüchegelöst.AbhängigeAnsprüchesind auf bevorzugte' Ausführungsformender vorliegenden Erfindung gerichtet.
    [0006] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegendenErfindung enthältein Magnetsensor einen Magnetsensorchip, ein Chipanbringungselement,auf dem der Magnetsensorchip angebracht ist, ein Klebematerial zumVerbinden des Magnetsensorchips mit dem Chipanbringungselement,ein Kapselma terial zum Kapseln des Magnetsensorchips und einen Magnetfelderzeugungsabschnitt,der durch Magnetisieren zumindest des Chipanbringungselements, des Klebematerialsoder des Kapselmaterials ausgebildet ist.
    [0007] Dieses Merkmal ermöglicht es,dass der Magnetfelderzeugungsabschnitt, der ansonsten außerhalbdes ausgeformten Gehäusesvorgesehen ist, innerhalb des ausgeformten Gehäuses ausgebildet ist, wodurchdie Größe des Sensorsdurch die Dimensionen des Magnetfelderzeugungsabschnitts verringert wird.Außerdembildet, obwohl die herkömmliche Technikdas Klebematerial zum Verbinden des Magnetfelderzeugungsabschnittsmit dem ausgeformten Material verwendet, die Erfindung den Magnetfelderzeugungsabschnittdurch direktes Magnetisieren zumindest des Chipanbringungselements,des Klebematerials oder des Kapselmaterials aus. Dieses ermöglicht es,Verschiebungen währendder Aushärtungdes Klebematerials zu eliminieren, wodurch eine verbesserte Erfassungsgenauigkeitermöglicht wird.Da das Chipanbringungselement, das Klebematerial oder das Kapselmaterialden Vorspannungsmagneten bilden kann, kann die Anzahl der Komponentenim Vergleich zu dem Fall, in dem ein getrennt vorbereiteter Vorspannungsmagnetverwendet wird, verringert werden.
    [0008] Ein Magnetsensor gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, das Kapselmaterialan einem Abschnitt gegenüberder Position, an der der Magnetsensorchip angebracht ist, zu magnetisieren.Gemäß diesemMerkmal ist der Magnetfelderzeugungsabschnitt in der Nähe des Magnetsensorchipsausgebildet, wodurch die vom Magneten benötigte Magnetkraft verringertwerden kann.
    [0009] Ein Magnetsensor gemäß einemdritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, das Kapselmaterialan einem Abschnitt zu magnetisieren, der an der Anbringungsseitedes Magnetsenorchips und an einer Seite des Magnetsensorchips angeordnetist. Gemäß diesemMerkmal kann der Magnetfelderzeugungsabschnitt dichter beim Magnetsensorchipvorgesehen werden, wodurch die vom Magneten benötigte Magnetkraft weiter verringertwerden kann.
    [0010] Ein Magnetsensor gemäß einemvierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, das Chipanbringungselementan einem Abschnitt zu magnetisieren, auf dem der Magnetsensorchipangebracht ist. Gemäß diesemMerkmal kann, da das Chipanbringungselement als Magnetfelderzeugungsabschnittverwendet wird, der herkömmlicherweiseverwendete Leitungsrahmen auch verwendet werden, um den Magnetfelderzeugungsabschnittauszubilden, wodurch die Herstellung erleichtert wird.
    [0011] Ein Magnetsensor gemäß einemfünftenAspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, das Klebematerialauf einer Oberflächeauszubilden, auf dem der Magnetsensorchip angebracht ist, und diesesinsgesamt zu magnetisieren. Gemäß diesem Merkmalkann der Magnetfelderzeugungsabschnitt dichter am Magnetsensorchipvorgesehen werden, wodurch die vom Magneten benötigte Magnetkraft verringertwerden kann.
    [0012] Ein Magnetsensor gemäß einemsechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Magnetsensorchip,ein Chipanbringungselement zum daran Anbringen des Magnetsensorchips,mit einem magnetisierten Abschnitt, auf dem der Magnetsensorchipangebracht ist, ein magnetisiertes Klebematerial zum Verbinden desMagnetsensorchips mit dem Chipanbringungselement und ein Kapselmaterialzum darin Kapseln des Magnetsensorchips, wobei das Kapselmaterial,auf einer Oberflächegegenüber derAnbringungsoberflächedes Magnetsensorchips auf dem Chipanbringungselement ei nen magnetisiertenAbschnitt aufweist und wobei der magnetisierte Abschnitt des Kapselmaterialsdem magnetisierten Abschnitt des Chipanbringungselements entspricht. Gemäß diesemMerkmal wird, da das auf der Rückseitedes Magnetsensorchipanbringungsabschnitts ausgebildete Element alsMagnetfelderzeugungsabschnitt dient, das Volumen des Magnetfelderzeugungsabschnittserhöht,wodurch es ermöglichtwird, daß derVorspannungsmagnet eine größere Magnetkrafterzeugt.
    [0013] Ein Verfahren zur Herstellung desMagnetsensors gemäß einemder ersten bis sechsten Aspekte entspricht einem der siebten bisdreizehnten Aspekte der vorliegenden Erfindung mit Ausnahme desunten beschriebenen zehnten Aspekts. Das Verfahren kann denselbenBetrieb und dieselben Wirkungen wie die oben mit Bezug auf die erstenbis sechsten Aspekte beschriebenen bereitstellen, die nicht nocheinmal erläutertwerden.
    [0014] In einem Verfahren zur Herstellungeines Magnetsensors gemäß dem zehntenAspekt der Erfindung ist der Magnetsensor mit einem Chipanbringungselementversehen, das einen vorbestimmten Abschnitt aufweist, der in seinerGestalt in Bezug auf dessen Umfangsabschnitt verringert ist, damitder vorbestimmte Abschnitt hochohmig wird. Das Verfahren enthält außerdem denSchritt: Ermöglichen,dass ein großerStrom durch das Chipanbringungselement fließt, während extern ein Magnetfeldan den gekapselten Magnetsensorchip angelegt wird, wodurch Wärme an demAbschnitt des Chipanbringungselements erzeugt wird, der in seinerGestalt verringert ist, um die Nachbarschaft des in der Gestaltverringerten Abschnitts zu magnetisieren. Gemäß diesem Merkmal kann ein gewünschterAbschnitt innerhalb des Kapselmaterials magnetisiert werden.
    [0015] In einem Verfahren zur Herstellungeines Magnetsensors gemäß einemvierzehnten Aspekt der Erfindung wird der magnetisierte Abschnitteinmal entmagnetisiert und danach magnetisiert. Gemäß diesemMerkmal ermöglichtdie Entmagnetisierung sogar dann eine erneute Ausrichtung, wenn eineVerschiebung auftritt, nachdem der gewünschte Abschnitt ausgerichtetund magnetisiert wurde.
    [0016] Weitere Bereiche der Anwendung dervorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detailliertenBeschreibung der Erfindung verdeutlicht. Die detaillierte Beschreibungund die beschriebenen Ausführungsformensind nur beispielhaft und dienen nicht zur Beschränkung desBereichs der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, nicht.
    [0017] Die vorliegende Erfindung wird imfolgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindungmit Bezug auf die zugehörigenZeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    [0018] 1 einenQuerschnitt der Anordnung eines Magnetsensors und eines Magnetrotorsgemäß einerersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0019] 2A eineDraufsicht eines Magnetsensorchips gemäß einer Ausführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0020] 2B einSchaltungsdiagramm der Anordnung von MRE-Brückengemäß der erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0021] 3A einKennliniendiagramm der Kennlinie der MRE-Brücken,die in richtiger Ausrichtung zu einem Vorspannungsmagneten gemäß der vorliegendenErfindung angeordnet sind,
    [0022] 3B einKennliniendiagramm der Kennlinie der MRE-Brücken,die in ungenauer Ausrichtung zum Vorspannungsmagneten angeordnetsind,
    [0023] 4A einenQuerschnitt einer Ein-Chipstruktur eines MRE-Formationsbereichsund eines Verarbeitungs-Schaltungsformationsbereichs auseinem MOSFET oder ähnlichemim Magnetsensorchip gemäß der vorliegendenErfindung,
    [0024] 4B einenQuerschnitt einer Ein-Chipstruktur des MRE-Formationsbereichs und einesVerarbeitungs-Schaltungsformationsbereichs auseinem Bipolartransistor oder ähnlichemim Magnetsensorchip,
    [0025] 5 einDiagramm der Kennlinien der Beziehung zwischen der Magnetkraft undder Widerstandsänderungeines MRE-Vorspannungsmagneten,
    [0026] 6 einenQuerschnitt der Struktur eines Magnetsensors gemäß einer zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0027] 7 einenQuerschnitt der Struktur eines Magnetsensors gemäß einer dritten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0028] 8 einenQuerschnitt der Struktur eines Magnetsensors gemäß einer vierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0029] 9 einenQuerschnitt der Struktur eines Magnetsensors gemäß einer 'fünftenAusführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0030] 10A einenQuerschnitt der Struktur eines Magnetsensors gemäß dem Stand der Technik, und
    [0031] 10B einenQuerschnitt eines modifizierten Beispiels der 10A des Stands der Technik.
    [0032] Im folgenden wird die vorliegendeErfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand einesMagnetsensors gemäß einerersten Ausführungsformbeschrieben. 1 zeigteinen Querschnitt eines Magnetsensors und eines Magnetrotors (einzu erfassendes Objekt) gemäß der erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung. 2A ist eineDraufsicht des Magnetsensorchips gemäß der ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung, während 2B ein Schaltungsdiagrammdes Schaltungsaufbaus eines Magneto-Widerstandsmusters gemäß der erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt.
    [0033] Diese Ausführungsform stellt einen Magnetsensor 1 bereit,der als Rotationsdetektor zum Erfassen der Rotation eines zu erfassendenrotierenden Objekts (einschließlichZahnrädern)wie z.B. als ein Motorrotationssensor, ein Kurbelwinkelsensor, ein Nockenwinkelsensor,ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein AT-Sensor oder ein Radgeschwindigkeitssensorverwendet werden kann. In 1 ist ander rechten Seite eines als Zahnrad ausgebildeten (dessen Zähne nichtgezeigt sind) Magnetrotors (ein zu erfassendes Objekt) 8 derMagnetsensor 1 in einem bestimmten Abstand gegenüber demMagnetrotor 8 angeordnet. Der Magnetrotor 8 ist über eine Drehwelle 7 miteinem schnell rotierenden Rotationskörper (nicht gezeigt) (spinningbody) gekoppelt. Der Magnetsensor 1 enthält einenMagnetsensorchip 2, einen Leitungsrahmen 3, undein ausgeformtes Material 5. Ein Abschnitt des ausgeformten Materials 5 istmagnetisiert, um als Vorspannungsmagnet 6 zur Erzeugungeines Vorspannungsmagnetfelds zu dienen.
    [0034] Wie es in 2A gezeigt ist, besitzt der Magnetsensorchip 2 eineEin-Chipstruktur, die ein Substrat 9 enthält, aufden MRE-Brücken 10, 11 undeine Verarbeitungsschaltung 17 ausgebildet sind. Die MRE-Brücken 10, 11 enthaltenMREs 12 – 15,währenddie Verarbeitungsschaltung 17 einen Differenzverstärker 18,einen Vergleicher 19 und ähnliches enthält, dieim Stand der Technik bekannt sind. Die Mittellinie 2a desMagnetsensorchips 2 liegt auf der magnetischen Mitte 2b einesMagnetfelds, das vom Vorspannungsmagneten 6 erzeugt wird.Die MRE-Brücken 10, 11 sindsymmetrisch um die Chip-Mittellinie 2a angeordnet. Außerdem besitzen dieMRE-Brücken 10, 11 jeweilseine Kammstruktur, die durch aufeinanderfolgendes Zurückfalteneiner Leiterbahn bzw. -spur ausgebildet wird, um abwechselnd mehrerelängereund kürzereSeiten fürdie Verbindung zu definieren.
    [0035] Die MREs 12 – 15 sindso aufgebaut, daß die MREs 12, 13 inSerie geschaltet sind, die MREs 14, 15 auch inSerie geschaltet sind und die MREs 12, 14 an derEnergieversorgungsseite und die MREs 13, 15 ander Masseseite symmetrisch um die Mittellinie 2a des Magnetsensorchips 2 angeordnetsind. Die MREs 12, 13 und MREs 14, 15,die jeweils in Serie geschaltet sind, sind so angeordnet, daß ihre Erfassungsachseneinen jeweiligen Winkel von 45 und –45° zur magnetischen Mitte 2b desvom Vorspannungsmagneten 6 erzeugten Magnetfeldes aufweisen,d.h. die Erfassungsachsen bilden wie bei Gestalt eines japanischenZeichens "HA" einen Winkel von 90Grad zueinander. Dieses ermöglichteine vektorielle Änderungdes Vorspannungsmagnetfeldes, was zu vergrößerten Potentialänderungenan den beiden Mittelpunkten zwischen den seriell geschalteten MREs 12 und 13 undden seriell geschalteten MREs 14 und 15 führt.
    [0036] Wie es in der 2B gezeigt ist, bilden die ersten undzweiten MRE-Brücken 10, 11 eineBrückenschaltung 16,bei der die erste MRE-Brücke 10 einenStromfluß vomMRE 12 in Richtung des MRE 13 ermöglicht unddie zweite MRE-Brücke 11 einen Stromfluß vom MRE 14 inRichtung des MRE 15 ermöglicht.Die Brückenschaltung 16 verwendetein Mittelpunktpotential Va zwischen den MREs 12 und 13 alsAusgang der MRE-Brücke 10 undein Mittelpunktpotential Vb zwischen den MREs 14 und 15 als Ausgangder MRE-Brücke 11.
    [0037] Der wie oben beschrieben aufgebauteMagnetsensor 1 wird wie folgt betrieben. Zunächst bewirktder sich in einer gegebenen Richtung drehende Magnetrotor 8,daß sichseine Umfangsköpfe(vorstehende Abschnitte) und -täler(Einschnittsabschnitte) dem Vorspannungsmagnet 6 abwechselndnähern. Diesesbewirkt, daß einvom Vorspannungsmagneten 6 erzeugtes Vorspannungsmagnetfelddurch den vorstehenden Abschnitt angezogen und dadurch verändert wird.Gleichzeitig wird der durch die MREs 12 – 15 laufendeMagnetvektor in Richtung der Drehung des Magnetrotors 8 abgelenkt,wodurch aufgrund der Änderungder Richtung des Magnetvektors Widerstandsänderungen der MREs 12 – 15 verursachtwerden. Dieses führtzu Änderungender AusgängeVa, Vb der beiden MRE-Brückenpaare 10 und 11.
    [0038] Diese Ausgänge Va, Vb werden dem Differenzverstärker 18,der in der Verarbeitungsschaltung 17 angeordnet ist, zugeführt. DerDifferenzverstärker 18 verstärkt dieMittelpunktpotentiale Va, Vb der beiden MRE-Brücken 10, 11 differentiellund gibt das Ergebnis aus. Ein vom Differenzverstärker 18 verstärktes unddanach dem Vergleicher 19 zugeführtes Signal wird durch einenGrößenvergleich miteiner vorbestimmten Schwellenspannung binär kodiert. Dieses ermöglicht es,den Ausgang der Verarbeitungsschaltung 17 als Ausgang desMagnetsensors 1 zu verwenden, wodurch der Drehzustand desMagnetrotors 8 erfaßtwird.
    [0039] Die im Differenzverstärker 18 oder ähnlichemdurchgeführtebinäreKodierung von Sensorausgängenzur Bereitstellung des binärenAusgangs wirft ein Problem hinsichtlich der Größe der Verschiebung der Anstiegs-und Abfall-Flankendes binären Ausgangsauf, da die Größe der Verschiebungder Flanken die Erfassungsgenauigkeit der Sensoren beeinflusst.Einer der Faktoren, die einen Einfluss auf die Verschiebung derKanten haben, ist die Positionsbeziehung zwischen den MRE-Brücken 10, 11 und demVorspannungsmagneten 6. 3A istein Kennliniendiagramm der MRE-Brücken 10, 11,die in richtiger Ausrichtung zum Vorspannungsmagneten 6 angeordnetsind. 3B ist ein Kennliniendiagramm derMRE-Brücken 10, 11,die in ungenauer Ausrichtung zum Vorspannungsmagneten 6 angeordnet sind.
    [0040] Wie es in den 3A und 3B gezeigtist, verändertsich der Sensorausgang aufgrund einer Verschiebung des Vorspannungsmagneten 6 inBezug auf die MRE-Brücken 10, 11,wenn ein sinusförmiges Sensorausgangssignal(verstärktesSignal) in ein unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwerts binär kodiertesSignal umgewandelt wird. Diese Veränderung des Sensorausgangskann dazu führen, daß ein tatsächlicherSchwellenwert vom wahren Schwellenwert z.B. um eine vorbestimmtePotentialdifferenz ΔV(mV) (ein fehlerhafter Schwellenwert) abweicht. Diese Abweichungdes Schwellenwerts verursacht im Vergleich zu dem Fall einer binären Kodierung,die den wahren Schwellenwert verwendet, eine Verschiebung der Positionder Anstiegs- und Abfall-Flanken.
    [0041] Wie es in 3A gezeigt ist, besitzt der Sensorausgangunter Einhaltung einer richtigen Ausrichtung der MRE-Brücken 10,11 zum Vorspannungsmagneten 6 einen großen Betrag zum Ablenken des Magnetvektors,wobei das Ausgangssignal einen steilen Gradienten aufweist. Dementsprechendwird der Betrages der Verschiebung eines binär kodierten Signal (gepulstesSignal) an seiner Flankenposition verringert, wodurch ein gewünschterPegel einer Erfassungsempfindlichkeit bereitgestellt wird. Wie esin 3B gezeigt ist, besitztder Sensorausgang jedoch bei einer ungenauen Ausrichtung der MRE-Brücken 10, 11 zumVorspannungsmagneten 6 eine kleine Größe zum Ablenken des Magnetvektors,wobei das Ausgangssignal einen schrägen bzw. flacheren Gradientenaufweist. Dieses verursacht sogar dann eine Erhöhung des Betrags der Kantenverschiebung undeinen Abfall des Pegels der Erfassungsempfindlichkeit, wenn derBetrag der Schwellenwertverschiebung ΔV der gleiche wie im Falle der 3A ist.
    [0042] Im folgenden wird ein Verfahren zurHerstellung des Magnetsensors 1 erläutert. Die 4A und 4B sindQuerschnitte des Magnetsensorchips 2, der eine Ein-Chipstruktur aufweist.Zunächstwird, wie es in 4A gezeigtist, ein Fall beschrieben, bei dem ein MRE-Formationsbereich 20 und einVerarbeitungs-Schaltungsformationsbereich 21 einschließlich einemMOSFET und ähnlichemin einer Ein-Chipstruktur ausgebildet werden. In dem Magnetsensorchip 2 bestehtdas Substrat 9 aus Silizium. Der MRE-Formationsbereich20 im Magnetsensorchip 2 besitzt einen auf dem Siliziumsubstratvom N-Typ 9 abgeschiedenen LOGOS-Oxidfilm 22 miteinem ferromagnetischen dünnenFilm 23, der aus einer Ni-Co-Legierung oder Ni-Fe-Legierung ausgebildetund als MRE auf dem LOGOS-Oxidfilm 22 durch ein bekanntesVakuumabscheidungsverfahren abgeschieden wird. Auf dem ferromagnetischendünnen Film 23 istein Siliziumoxidfilm 24 aus gebildet. Der ferromagnetischedünne Film 23 istdurch Kontaktlöcher 25a, 25b mitAluminiumleiterbahnmaterialien 26a, 26b verbunden.
    [0043] Der Verarbeitungs-Schaltungsformationsbereich 21 besitzteinen P-Wannenbereich 27, der an einem Oberflächenschichtabschnittdes Siliziumsubstrats vom N-Typ 9 ausgebildet ist. Obenauf dem P-Wannenbereich 27 ist nicht der LOCOS-Oxidfilm 22,sondern ein dünnerGate-Siliziumoxidfilm 29 ausgebildet.Auf dem Gate-Siliziumoxidfilm 29 isteine Polysilizium-Gateelektrode 32 ausgebildet. Auf einemOberflächenschichtabschnittdes P-Wannenbereichs 27 an beiden Seiten der Polysilizium-Gateelektrode 22 sindein Sourcebereich vom N-Typ 30 und ein Drainbereich vomN-Typ 31 ausgebildet, die durch Kontaktlöcher 33a, 33b mitAluminiumleiterbahnenmaterialien 34, 35 verbundensind. Auf diese Weise wird ein N-Kanal-MOS-Transistor Tr ausgebildet, der inVerbindung mit einem Widerstand (nicht gezeigt) oder ähnlichemeinen Operationsverstärker (denVerstärker 18)bildet. Es ist auch möglich,im MOS-Prozess einen Verstärkungsbestimmungsrückführwiderstand,einen Verstärkungsbestimmungseingangswiderstandoder ähnlichesauszubilden.
    [0044] Im folgenden wird, wie es in 4B gezeigt ist, ein Fallbeschrieben, bei dem der MRE-Formationsbereich 20 und derVerarbeitungs-Schaltungsformationsbereich 21 einschließlich einemBipolartransistor oder ähnlichemin einer Ein-Chipstruktur ausgebildet sind. Für den Verarbeitungs-Schaltungsformationsbereich 21 sindeine eingebettete N+-Schicht 40 undeine epitaktische N–-Schicht 41 aufder Hauptoberflächedes Siliziumsubstrats 9 ausgebildet. Auf der Hauptoberfläche derepitaktischen N–-Schicht 41 wirdein Siliziumoxidfilm 42 unter Verwendung eines CVD-Verfahrensabgeschieden. Danach wird der Siliziumoxidfilm 42 unterVerwendung eines gewünschtenSchal tungsmusters einem Foto-Ätzverfahrenunterzogen und danach dotiert, um einen P+-Vorrichtungsisolierbereich 43,einen P+-Diffusionsbereich 44 undN+-Diffusionsbereiche 45, 46 zu bilden.Auf diese Weise wird ein NPN-Bipolartransistoraus der eingebetteten N+-Schicht 40,der epitaktischen N–-Schicht 41,dem P+-Bereich 44 und den N+-Diffusionsbereichen 45, 46 ausgebildet.
    [0045] Danach wird ein Kontaktabschnittauf dem Siliziumoxidfilm 42 im MRE-Formationsbereich 20 ausgebildet.Ein Dünnfilm-Aluminiumleiterbahnmaterial 47 wirdauf die Hauptoberflächedes Halbleitersubstrats vom P-Typ 9 aufgedampft und danachzur Bemusterung einem Foto-Ätzverfahrenunterzogen. Zusätzlichwird auf dem Siliziumoxidfilm 42 mit dem Aluminiumleiterbahnmaterial 47 einferromagnetischer Dünnfilm 48,der z.B. aus einer Ni-Co-Legierungoder einer Ni-Fe-Legierung ausgebildet ist, als MRE mittels einesbekannten Vakuumabscheideverfahrens abgeschieden. Der NPN-Transistor,der auf der Hauptoberflächedes Halbleitersubstrats vom P-Typ 9 ausgebildet ist, undSchaltungskomponenten (nicht gezeigt) wie z.B. ein PNP-Transistor,ein Diffusionswiderstand und eine Kapazität sind unter Verwendung desAluminiumleiterbahnmaterials 47 elektrisch verbunden, umals elektrische Schaltung zu dienen.
    [0046] Der auf diese Weise ausgebildeteMagnetsensorchip 2 wird an einer gewünschten Position am Leitungsrahmen 3 angeordnet,mit einem Klebematerial 4 daran befestigt und danach mitdem Leitungsrahmen 3 mittels eines Leitungsdrahtes L elektrisch verbunden.Der Leitungsrahmen 3 mit dem daran befestigten Magnetsensorchip 2 wirddann innerhalb einer Form (mold) angeordnet, die eine vorbestimmte Gestaltaufweist, und durch Ausformen (molding) im ausgeformten Material 5 eingekapselt.Danach wird ein vorbestimmter Abschnitt des ausgeformten Materials 5 magneti siert,um den Vorspannungsmagneten 6 zu bilden. Hier wird einwarmfestes Harz wie z.B. PPS (Polyphenylensulfid) mit einem magnetischen Puderwie z.B. einem Ferrit gemischt als ausgeformtes Material 5 verwendet.
    [0047] Im folgenden wird der Vorspannungsmagnet 6 genauerbeschrieben. Das ausgeformte Material 5 wird unter Verwendungeines großenStroms magnetisiert, wobei der Magnetsensor 1 in einervorbestimmten Lückedes Magnetjoches, der in der Gestalt eines Ringspulenkernes ausgebildetist, angeordnet wird, um sofort ein Magnetfeld zu errichten, dasin der Lückeist größer alsoder gleich 1 × 106(A/m). Wie oben beschrieben ist, bildet andererseits die Positionsbeziehungzwischen dem Vorspannungsmagneten 6 und den MRE-Brücken 10, 11 einender Faktoren, die einen Einfluss auf die Erfassungsgenauigkeit desSensors haben. Dementsprechend ist es notwendig, den Vorspannungsmagneten 6 inoptimaler Ausrichtung zu den MRE-Brücken 10, 11 zumagnetisieren.
    [0048] Die optimale Ausrichtung kann wiefolgt erreicht werden. Die Magnetkennlinien der MREs 12 – 15,die die MRE-Brücken 10, 11 bilden,geben den maximalen Widerstand an, wenn ein Magnetfeld in Richtungder längerenSeiten des kammförmigen MRE-Mustersangelegt wird, und den minimalen Widerstand, wenn ein Magnetfeldin Richtung der kürzerenSeiten angelegt wird. Dieses bedeutet, daß beim rotierenden Magnetfeldeine große Änderungdes MRE-Widerstandes auf sehr wirksame Weise bei einem Winkel von45° zwischender Richtung des Vorspannungsmagnetfeldes und des MRE-Musters erhaltenwird. Daher wird der Vorspannungsmagnet 6 so angeordnet,daß dasVorspannungsmagnetfeld zum Vorspannen in einem Winkel von 45° zu den MREs 12 – 15 geneigtist. Die Erfassungsvorrichtung ist nicht auf die Anwendung einesMRE begrenzt, sondern es kann auch ein Magneto-Widerstandskopf verwendetwerden.
    [0049] Außerdem zeigt 5 die Magnetfeldstärke des Vorspannungsmagneten 6 betreffendein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Magnetfeldstärke undder Änderungdes Widerstands des MRE-Vorspannungsmagneten. Wie es in 5 gezeigt ist, besitzt dasMRE einen Ausgangswiderstand mit einer Hysterese. Dementsprechend,um es als den Magnetsensor zu verwenden, eine Magnetfeldstärke im Bereich,in dem der Ausgangswiderstand gesättigt ist (etwa 100 Gauss odermehr) unter Berücksichtigungder Reproduzierbarkeit. Andererseits ist die Magnetfeldstärke beigrößeren Abständen zwischenden S- und N-Polen und mit einer größeren Permeanz des Magnetengrößer.
    [0050] Wie oben beschrieben ist, ermöglicht esdiese Ausführungsform,daß derMagnetfelderzeugungsabschnitt, der herkömmlicherweise außerhalb desAusformgehäusesvorgesehen ist, innerhalb des Ausformgehäuses ausgebildet werden kann,wodurch die Größe des Sensorsdurch die Dimensionen des Magnetfelderzeugungsabschnitts verringertwird. Obwohl der Magnetfelderzeugungsabschnitt im Stand der Technikmittels eines Klebematerials mit dem ausgeformten Material verbundenwird, ermöglichtes diese Ausführungsformaußerdem,daß der Magnetfelderzeugungsabschnittdurch direktes Magnetisieren zumindest des Chipanbringungselements, desKlebematerials oder des Kapselmaterials ausgebildet werden kann.Dieses eliminiert Verschiebungen, die ansonsten beim Aushärten desKlebematerials auftreten würden,wodurch eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit bereitgestellt werdenkann. Da der Vorspannungsmagnet außerdem aus dem Chipanbringungselement,dem Klebematerial oder dem Kapselmaterial besteht, ist es möglich, dieAnzahl der Komponenten im Vergleich zu dem Fall, in dem ein getrenntvorbereiteter Vorspannungsmagnet verwendet wird, zu verringern.
    [0051] Im folgenden wird die vorliegendeErfindung mit Bezug auf 6 entsprechendeiner zweiten Ausführungsformbeschrieben. Die Abschnitte der zweiten Ausführungsform, die denjenigender ersten Ausführungsformentsprechen, werden nicht genau erläutert. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, daß der Vorspannungsmagnet 6 aneinem Abschnitt an einer Seite des Magnetsensorchips 2 ausgebildetist.
    [0052] Ein Verfahren gemäß dieser Ausführungsformnutzt die Eigenschaft aus, daß einMagnetmaterial weniger magnetisiert wird, wenn seine Curie-Temperaturerreicht ist, wodurch es leicht von außen beeinflußt wird.Zum Erreichen der Curie-Temperatur ist der Leitungsrahmen 3 miteinem Wärmeerzeugungsabschnittversehen, der einen Teil des Leitungsrahmens 3 bildet undin seiner Gestalt verringert ist, damit er einen erhöhten Widerstandaufweist und durch einen großenhindurch fließendenStrom Wärmeerzeugt. Dieser Wärmeerzeugungsabschnitt wirdinnerhalb des Leitungsrahmens 3 in der Nähe der optimalenPosition, an der der zuvor genannten Vorspannungsmagnet 6 wünschenswerterweiseausgebildet wird, ausgebildet.
    [0053] Zunächst wird der Magnetsensorchip 2 wiein der ersten Ausführungsforman einer gewünschten Positionam Leitungsrahmen 3 angeordnet und mit dem Klebematerial 4 daranangebracht und danach mit dem Leitungsrahmen 3 mittelsdes Leitungsdrahtes L elektrisch verbunden. Der am Leitungsrahmen 3 angebrachteMagnetsensorchip 2 wird dann durch Ausformen im ausgeformtenMaterial 5 eines warmfesten Harzes wie z.B. PPS (Polyphenylensulfid)mit einem Magnetpuder wie z.B. Ferrit gemischt eingekapselt. Danachwird ein großerStromfluss durch den Leitungsrahmen 3 ermöglicht,währendein Magnetfeld an den Magnetsensor 1, der durch Ausformen eingekapseltwurde, angelegt wird. Dieses bewirkt, daß der Wärmeerzeugungsabschnitt desLeitungsrahmens 3 Wärmeerzeugt und daß sichdie Temperatur des ausgeformten Materials 5 in der Nähe des Wärmeerzeugungsabschnittserhöht.Dieses bewirkt weiterhin, dass das ausgeformte Material 5 inder Nähedes Wärmeerzeugungsabschnittsmagnetisiert wird, wodurch der Vorspannungsmagnet 6 ausgebildetwird.
    [0054] Wie oben beschrieben ist, ermöglicht esdiese Ausführungsform,daß derVorspannungsmagnet 6 in der Nähe des Magnetsensorchips 2 ausgebildet werdenkann, wodurch die vom Magneten benötigte Magnetkraft verringertwerden kann. Außerdemes ermöglichtder Leitungsrahmen 3 mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt gemäß dieserAusführungsform, daß der Vorspannungsmagnet 6 aneiner gewünschtenPosition innerhalb des ausgeformten Materials ausgebildet werdenkann.
    [0055] Im folgenden wird die vorliegendeErfindung mit Bezug auf 7 gemäß einerdritten Ausführungsformbeschrieben. Die Abschnitte der dritten Ausführungsform, die denen der zuvorgenannten Ausführungsformenentsprechen, werden nicht genauer beschrieben. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von den zuvor genannten Ausführungsformen darin, daß der Vorspannungsmagnet 6 imLeitungsrahmen 3 ausgebildet ist.
    [0056] Ein Verfahren gemäß dieser Ausführungsformenthältden Schritt: Verwenden eines Magnetjochs zum Magnetisieren der optimalenPosition, die zum Ausbilden des zuvor genannten Vorspannungsmagneten6 im Leitungsrahmen 3, der aus bekanntem Kupfer oder 42NiFeoder ähnlichembesteht, gewünschtist, wodurch der Vorspannungsmagnet 6 ausgebil det wird.Auf diese Weise wird der Leitungsrahmen 3 als Vorspannungsmagnet 6 verwendet.Somit kann ein herkömmlichverfügbarerLeitungsrahmen 3 verwendet werden, um den Vorspannungsmagneten 6 ohneMischung mit Magnetpuder im ausgeformten Material 5 auszubilden,wodurch die Herstellung erleichtert wird.
    [0057] Im folgenden wird die vorliegendeErfindung mit Bezug auf 8 gemäß einervierten Ausführungsformbeschrieben. Die Abschnitte der vierten Ausführungsform, die denen der zuvorgenannten Ausführungsformenentsprechen, werden nicht genauer erläutert. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von den zuvor genannten Ausführungsformen darin, daß der Vorspannungsmagnet 6 imKlebematerial 4 ausgebildet ist. Ein Verfahren gemäß dieserAusführungsformenthältdie Schritte: Mischen von Magnetpuder wie z.B. Ferrit in ein Klebematerial aufEpoxidbasis, Silikonbasis oder Polyimidbasis, und Verwenden einesMagnetjochs zum Magnetisieren der optimalen Position, die zum Formendes zuvor genannten Vorspannungsmagneten 6 im Klebematerial 4 gewünscht ist,wodurch der Vorspannungsmagnet 6 ausgebildet wird. Aufdiese Weise wird das Klebematerial 4 als Vorspannungsmagnet 6 verwendet.Dieses ermöglichtes, den Vorspannungsmagneten 6 dicht am Magnetsensorchip 2 auszubilden,wodurch es möglichwird, die vom Magneten benötigteMagnetkraft zu verringern.
    [0058] Im folgenden wird die vorliegendeErfindung mit Bezug auf 9 gemäß einerfünftenAusführungsformbeschrieben. Diejenigen Abschnitte der fünften Ausführungsform, die denen der zuvorgenannten Ausführungsformenentsprechen, werden nicht genauer erläutert. Diese Ausführungs formunterscheidet sich von vorgenannten Ausführungsformen darin, daß der Vorspannungsmagnet 6 indem Klebematerial 4, dem Leitungsrahmen 3 unddem ausgeformten Material 5 ausgebildet ist.
    [0059] Ein Verfahren gemäß dieser Ausführungsformist wie folgt ausgelegt: Zunächstwird das wie in der vierten Ausführungsformvorbereitete Klebematerial 4 auf den Leitungsrahmen 3 aufgetragen,der wie in der dritten Ausführungsformausgebildet ist, und dann wird der Magnetsensorchip 2 unterVerwendung des Klebematerials 4 darauf angebracht. Dannwird der am Leitungsrahmen 3 angebrachte Magnetsensorchip 2 durchAusformen im ausgeformten Material 5 wie in der erstenAusführungsformbeschrieben eingekapselt. Zusätzlichwird, wie es in der ersten Ausführungsformbeschrieben ist, das Magnetjoch verwendet, um den gewünschtenAbschnitt zu magnetisieren, wodurch der Vorspannungsmagnet ausgebildetwird.
    [0060] Auf diese Weise dient der vorbestimmteAbschnitt im Klebematerial 4, dem Leitungsrahmen 3 unddem ausgeformten Material 5, die an der anderen Seite desMagnetsensorchips 2 vorgesehen sind, als Vorspannungsmagnet 6.Dieses ermöglichtes, das Volumen des Vorspannungsmagneten 6 zu erhöhen, wodurches möglichwird, daß derVorspannungsmagnet 6 ein höheres Magnetfeld bereitstellt.
    [0061] Die vorliegende Erfindung ist nichtdarauf beschränkt,wie oben beschrieben den Leitungsrahmen 3, das Klebematerial 4 unddas ausgeformte Material 5 zu magnetisieren. Einige dieserKomponenten könnenz.B. auch zum Magnetisieren derart kombiniert werden, daß der Leitungsrahmen 3 unddas Klebematerial 4 oder das Klebematerial 4 unddas ausgeformte Material 5 magnetisiert werden. Als einmodifiziertes Beispiel kann der Vorspannungsmagnet 6, derwie oben beschrieben einmal magnetisiert wurde, ent magnetisiertwerden. Diese Entmagnetisierung ermöglicht es, daß der Vorspannungsmagnet 6 sogardann erneut positioniert werden kann, wenn er verschoben ist, nachdemer fürdie Magnetisierung ausgerichtet wurde.
    [0062] Die Beschreibung der Erfindung istnur beispielhaft, und Änderungen,die innerhalb des Bereichs der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiertist, liegen, sind denkbar.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Magnetsensor (1), der aufweist: einenMagnetsensorchip (2), ein Magnetanbringungselement,auf dem der Magnetsensorchip (2) angebracht ist, einKlebematerial (4) zum Verbinden des Magnetsensorchips (2)mit dem Chipanbringungselement, ein Kapselmaterial zum Kapselndes Magnetsensorchips (2), und einen Magnetfelderzeugungsabschnitt,der durch Magnetisieren zumindest des Chipanbringungselements, desKlebematerials (4) oder des Kapselmaterials ausgebildetist.
    [2] Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobeidas Kapselmaterial an einem Abschnitt gegenüber der Position, an der derMagnetsensorchip (2) angebracht ist, magnetisiert wird.
    [3] Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobeidas Kapselmaterial an einem Abschnitt, der an einer Seite des Magnetsensorchips(2) angeordnet ist, magnetisiert wird.
    [4] Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobeidas Chipanbringungselement an einem Abschnitt, an dem der Magnetsensorchip(2) angebracht ist, magnetisiert wird.
    [5] Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobeidas Klebematerial an einer Oberfläche, an der der Magnetsensorchip(2) angebracht ist, ausgebildet und vollständig magnetisiertwird.
    [6] Magnetsensor (1), der aufweist: einenMagnetsensorchip (2), ein Magnetanbringungselementzum darauf Anbringen des Magnetsensorchips (2), mit einemmagnetisierten Abschnitt, an dem der Magnetsensorchip (2) angebrachtist, ein magnetisiertes Klebematerial (4) zum Verbinden desMagnetsensorchips (2) mit dem Chipanbringungselement, und einKapselmaterial zum Kapseln des Magnetsensorchips (2) darin,wobei das Kapselmaterial einen magnetisierten Abschnitt an einerOberflächegegenüberder Anbringungsoberflächedes Magnetsensorchips (2) auf dem Chipanbringungselementaufweist und wobei der magnetisierte Abschnitt des Kapselmaterialsdem magnetisierten Abschnitt des Chipanbringungselements entspricht.
    [7] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1),das aufweist: Anbringen eines Magnetsensorchips (2)an einem Chipanbringungselement unter Verwendung eines Klebematerials(4) zum Verbinden, Einkapseln des Chipanbringungselementsund des daran angebrachten Magnetsensorchips (2) unter Verwendungeines Kapselmaterials, und Ausbilden eines Magnetfelderzeugungsabschnitts durchMagnetisieren mindestens des Chipanbringungselements, des Klebematerialsoder des Kapselmaterials.
    [8] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach Anspruch 7, wobei das Kapselmaterial an einem Abschnitt gegenüber derPosition, an der der Magnetsensorchip (2) angebracht ist,magnetisiert wird.
    [9] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach Anspruch 7, wobei das Kapselmaterial an einem Abschnitt, deran einer Seite des Magnetsensorchips (2) angeordnet ist,magnetisiert wird.
    [10] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach Anspruch 9, wobei das Chipanbringungselement einen vorbestimmtenAbschnitt aufweist, der in seiner Gestalt in Bezug auf seinen Umfangsabschnittverringert ist, damit der vorbestimmte Abschnitt hochohmig wird,wobei das Verfahren außerdemaufweist: Ermöglicheneines großenStromflusses durch das Chipanbringungselement, während extern ein Magnetfeldan den gekapselten Magnetsensorchip (2) angelegt wird,wodurch Wärmeam in der Gestalt verringerten Abschnitt des Chipanbringungselements erzeugtwird, um die Nachbarschaft des in der Gestalt verringerten Abschnittszu magnetisieren.
    [11] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach Anspruch 7, wobei das Chipanbringungselement an einem Abschnitt,an dem der Magnetsensorchip (2) angebracht ist, magnetisiertwird.
    [12] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach Anspruch 7, wobei das Klebematerial (4) an einer Oberfläche, ander der Magnetsensorchip (2) angebracht ist, ausgebildetund vollständig magnetisiertwird.
    [13] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1),das aufweist: Magnetisieren eines Abschnitts eines Chipanbringungselements,an dem ein Magnetsensorchip (2) angebracht ist, Magnetisiereneines Klebematerials (4) zum Verbinden des Magnetsensorchips(2) mit dem Chipanbringungselement, Anbringen desMagnetsensorchips (2) an dem Chipanbringungselement unterVerwendung des Klebematerials (4), Einkapseln desChipanbringungselements und des darauf angebrachten Magnetsensorchips(2) unter Verwendung eines Kapselmaterials, und Magnetisiereneines Abschnitts des Kapselmaterials an einer Oberfläche gegenüber derAnbringungsoberfläche desMagnetsensorchips (2) am Chipanbringungselement, wobeider Abschnitt des Kapselmaterials dem magnetisierten Abschnitt desChipanbringungselements entspricht.
    [14] Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1)nach einem der Ansprüche7 bis 13, wobei der magnetisierte Abschnitt einmal entmagnetisiert unddann wieder magnetisiert wird.
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